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JP5686640B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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JP5686640B2 JP2011059346A JP2011059346A JP5686640B2 JP 5686640 B2 JP5686640 B2 JP 5686640B2 JP 2011059346 A JP2011059346 A JP 2011059346A JP 2011059346 A JP2011059346 A JP 2011059346A JP 5686640 B2 JP5686640 B2 JP 5686640B2
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Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.

半導体製造装置は、一般的に、半導体基板を減圧下又は真空で処理する複数の処理室を有している。半導体基板は、予め決められた製造工程に従い、それらの複数の処理室に連続して導入され、所定の処理が行われる。
また、処理室は、製造工程に従った所定の処理の開始前及び終了後において、通常、真空に保持される。従って、半導体基板を処理室に搬入又は搬出する場合、真空と大気圧との間で圧力を推移させるロードロック室が必要となる。
A semiconductor manufacturing apparatus generally has a plurality of processing chambers for processing a semiconductor substrate under reduced pressure or in vacuum. The semiconductor substrate is continuously introduced into the plurality of processing chambers according to a predetermined manufacturing process, and predetermined processing is performed.
Further, the processing chamber is normally kept in a vacuum before and after the start of a predetermined process according to the manufacturing process. Therefore, when a semiconductor substrate is carried into or out of the processing chamber, a load lock chamber for changing the pressure between vacuum and atmospheric pressure is required.

このような半導体製造装置として、近年、マルチチャンバ方式の半導体製造装置が多用されている。マルチチャンバ方式の半導体製造装置は、基板搬送ロボットが内部に配置されたコア室(搬送室)の周りに、被処理基板を収容する単数又は複数のロードロック室と、被処理基板に対して成膜、エッチング等の所定の真空処理を行うための複数の処理室とが配置された構造を有している。そして、ロードロック室と処理室との間における基板の搬送、各処理室間における基板の搬送をコア室内の基板搬送ロボットを介して行うように構成されている(例えば、特許文献1参照)。   As such a semiconductor manufacturing apparatus, a multi-chamber type semiconductor manufacturing apparatus has been frequently used in recent years. A multi-chamber semiconductor manufacturing apparatus is configured for one or a plurality of load lock chambers for accommodating a substrate to be processed and a substrate to be processed around a core chamber (transfer chamber) in which a substrate transfer robot is disposed. It has a structure in which a plurality of processing chambers for performing predetermined vacuum processing such as film and etching are arranged. The substrate is transferred between the load lock chamber and the processing chamber and the substrate is transferred between the processing chambers via a substrate transfer robot in the core chamber (see, for example, Patent Document 1).

ここで、ロードロック室を用いた半導体基板の処理室への一般的な搬送工程は以下のようになる。半導体基板が大気から導入されたロードロック室が排気され真空になる。続いて、ロードロック室に隣接するコア室に設置された基板搬送ロボットによって、半導体基板は、ロードロック室からコア室を経由し処理室へ搬送される。その後、プロセスチャンバ内において、半導体基板に対して処理操作(例えば、エッチング、酸化、化学気相蒸着等)が実施される。   Here, a general transfer process of the semiconductor substrate to the processing chamber using the load lock chamber is as follows. The load lock chamber in which the semiconductor substrate is introduced from the atmosphere is evacuated and vacuumed. Subsequently, the semiconductor substrate is transferred from the load lock chamber to the processing chamber via the core chamber by the substrate transfer robot installed in the core chamber adjacent to the load lock chamber. Thereafter, processing operations (for example, etching, oxidation, chemical vapor deposition, etc.) are performed on the semiconductor substrate in the process chamber.

処理後の半導体基板は、処理室への搬送時と同様に、基板搬送ロボットによって処理室からコア室を経由しロードロック室へ戻される。ロードロック室は、前述したロードロック室から処理室への基板搬送以降、ずっと真空に保持されている。半導体基板がロードロック室に戻った後、窒素(N)等のパージガスを供給し、ロードロック室の圧力を大気圧に戻す(大気開放)。ロードロック室の圧力が大気圧に達した後、処理済みの半導体基板を基板カセットに移し、次の処理工程に供える。 The semiconductor substrate after processing is returned from the processing chamber to the load lock chamber via the core chamber by the substrate transfer robot in the same manner as when transferring to the processing chamber. The load lock chamber is kept in a vacuum all the time after the transfer of the substrate from the load lock chamber to the processing chamber. After the semiconductor substrate returns to the load lock chamber, a purge gas such as nitrogen (N 2 ) is supplied to return the pressure in the load lock chamber to atmospheric pressure (open to the atmosphere). After the pressure in the load lock chamber reaches atmospheric pressure, the processed semiconductor substrate is transferred to the substrate cassette and is used for the next processing step.

このように真空処理装置において、基板は必ずロードロック室を介して出し入れするため、ロードロック室の大気開放の時間が長いと、ロードロック室のスループットが低下し、装置全体の処理能力が低下してしまう問題があった。
ロードロック室内に所定のガスを導入してロードロック室を真空状態から大気開放する際に、ガス導入開始後、ロードロック室内の圧力Pは少しずつ圧力上昇するため、Pが大気圧付近に近づくと、ガス供給圧力とロードロック室内の圧力差が小さくなり、ガス流量が低下してしまう。
対策としてロードロック室を大気解放するための、ガス導入圧力を上げると、ガス導入時にパーティクルが発生するため、一定圧力以上には上げられなかった。
As described above, in the vacuum processing apparatus, since the substrate is always taken in and out through the load lock chamber, if the load lock chamber is opened to the atmosphere for a long time, the throughput of the load lock chamber decreases, and the processing capacity of the entire apparatus decreases. There was a problem.
When a predetermined gas is introduced into the load lock chamber and the load lock chamber is released from the vacuum state to the atmosphere, the pressure P in the load lock chamber gradually increases after the start of gas introduction, so P approaches the atmospheric pressure. As a result, the difference in pressure between the gas supply pressure and the load lock chamber is reduced, and the gas flow rate is reduced.
As a countermeasure, when the gas introduction pressure for releasing the load lock chamber to the atmosphere was increased, particles were generated at the time of gas introduction, and thus the pressure could not be increased beyond a certain level.

また、パーティクルを抑制するためのフィルターを配した装置においても、ガス導入圧をフィルターの仕様値までしか上げられず、フィルターのガスコンダクタンスによって、ガス導入時間が増加するなどの問題もあり、装置全体のスループットはロードロック律速となっていた。
ガス導入時間を短縮するためには、ガス流量を増加させるため、フィルターからパーティクルが発生しない範囲でガス導入圧力を上げているが、ガス導入の更なる時間短縮が望まれていた。
In addition, even in a device equipped with a filter to suppress particles, the gas introduction pressure can only be raised to the filter specification value, and there is a problem that the gas introduction time increases due to the gas conductance of the filter, and the whole device The throughput was load-lock limited.
In order to shorten the gas introduction time, in order to increase the gas flow rate, the gas introduction pressure is increased within a range where particles are not generated from the filter. However, further reduction of the gas introduction time has been desired.

特開2009−206270号公報JP 2009-206270 A

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、大気開放の時間を短縮し、スループットを向上させた基板処理装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、大気開放の時間を短縮し、スループットを向上させた基板処理方法を提供することを第二の目的とする。
The present invention has been devised in view of such a conventional situation, and it is a first object of the present invention to provide a substrate processing apparatus in which the air release time is shortened and the throughput is improved.
In addition, a second object of the present invention is to provide a substrate processing method that shortens the time required for opening to the atmosphere and improves the throughput.

本発明の請求項1に記載の基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内に配され、基板が載置されるステージと、ガス供給ラインを通じて、前記チャンバ内に所定のガスを導入するガス供給手段と、前記チャンバ内の圧力Pを検出する圧力センサと、前記ガスの導入圧力Pを制御する制御手段と、を備え、前記ガス供給手段が、前記チャンバ内に所定のガスを導入圧力Pで導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、前記圧力センサは、チャンバ内の圧力Pを検出し、前記制御手段は、前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、前記Pを制御すること、を特徴とする。
本発明の請求項2に記載の基板処理装置は、請求項1において、前記ガス供給手段のガス供給ラインに配され、パーティクルを抑制するフィルターを、さらに備えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項3に記載の基板処理装置は、請求項1または2において、前記ガス供給手段のガス供給ラインに配され、ガスを滞留させるバッファを、さらに備えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項4に記載の基板処理方法は、チャンバと、前記チャンバ内に配され、基板が載置されるステージと、前記チャンバ内に所定のガスを導入するガス供給手段と、前記チャンバ内の圧力Pを検出する圧力センサと、前記ガスの導入圧力Pを制御する制御手段と、を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法において、前記チャンバ内に所定のガスを導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、前記チャンバ内の圧力Pを検出し、前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、前記Pを制御すること、を特徴とする。
The substrate processing apparatus according to claim 1 of the present invention is a gas supply for introducing a predetermined gas into the chamber through a chamber, a stage placed in the chamber and on which a substrate is placed, and a gas supply line. Means, a pressure sensor for detecting the pressure P 1 in the chamber, and a control means for controlling the gas introduction pressure P 2 , wherein the gas supply means introduces a predetermined gas into the chamber. said chamber by introducing at P 2 when exposed to the atmosphere from the vacuum state, wherein the pressure sensor detects a pressure P 1 in the chamber, said control means, with respect to the P 1, and the P 2 as the difference between P 1 is substantially constant, by controlling the P 2, characterized.
A substrate processing apparatus according to a second aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the first aspect, further comprising a filter that is disposed in a gas supply line of the gas supply unit and suppresses particles.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the substrate processing apparatus according to the first or second aspect, further comprising a buffer that is disposed in the gas supply line of the gas supply unit and retains the gas.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method, comprising: a chamber; a stage placed in the chamber and on which a substrate is placed; a gas supply means for introducing a predetermined gas into the chamber; and the chamber a pressure sensor for detecting the pressure P 1 of the inner, and control means for controlling the introduction pressure P 2 of the gas, the substrate processing method using the substrate processing apparatus having a, introducing a predetermined gas into the chamber When the chamber is opened from the vacuum state to the atmosphere, the pressure P 1 in the chamber is detected, and the difference between the P 2 and the P 1 is substantially constant with respect to the P 1 . controlling the P 2, characterized.

本発明の基板処理装置では、前記ガス供給手段が、前記チャンバ内に所定のガスを導入圧力Pで導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、制御手段は、前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、ガス導入圧力Pを制御している。前記Pと前記Pとの差を略一定とすることで常に同じガス流量を維持することができ、これにより大気解放速度の高速化を図ることができる。その結果、本発明では大気開放の時間を短縮し、スループットを向上させ、ひいては装置全体の処理効率を向上させた基板処理装置を提供することができる。
本発明の基板処理方法では、前記チャンバ内に所定のガスを導入圧力Pで導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、ガス導入圧力Pを制御している。前記Pと前記Pとの差が略一定とすることで常に同じガス流量を維持することができ、これにより大気解放速度の高速化を図ることができる。その結果、本発明では大気開放の時間を短縮し、スループットを向上させ、ひいては全体の処理効率を向上させた基板処理方法を提供することができる。
The substrate processing apparatus of the present invention, the gas supply means, said chamber by introducing a predetermined gas into the chamber at the introduction pressure P 2 at the time of air release from the vacuum state, the control means is in the P 1 in contrast, the difference between the P 1 and the P 2 are such that substantially constant, and controls the gas introduction pressure P 2. Wherein P 2 and it is possible to always maintain the same gas flow rate difference between the P 1 by a substantially constant, thereby making it possible to increase the speed of the air release rate. As a result, according to the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus in which the time for opening to the atmosphere is shortened, the throughput is improved, and as a result, the processing efficiency of the entire apparatus is improved.
In the substrate processing method of the present invention, when the predetermined gas is introduced into the chamber at the introduction pressure P 2 and the chamber is released from the vacuum to the atmosphere, the P 2 and the P 1 are compared with the P 1. difference is such that substantially constant, and controls the gas introduction pressure P 2 and. The difference between P 2 and the P 1 is able to maintain always the same gas flow rate becomes almost constant, thereby making it possible to increase the speed of the air release rate. As a result, according to the present invention, it is possible to provide a substrate processing method in which the open time to the atmosphere is shortened, the throughput is improved, and the overall processing efficiency is improved.

本発明を適用したマルチチャンバ方式の真空処理装置の概略構成図。The schematic block diagram of the vacuum processing apparatus of the multi-chamber system to which this invention is applied. 本発明に係る基板処理装置の一例を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically an example of the substrate processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る基板処理装置の他の一例を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically another example of the substrate processing apparatus which concerns on this invention. 基板処理装置(ロードロック室)を大気開放する際に、チャンバの内部圧力P及びガス導入圧力Pと、時間との関係を示す図。The substrate processing apparatus (load lock chamber) when exposed to the atmosphere, shows the internal pressure P 1 and the gas introducing pressure P 2 chamber, the relationship between the time FIG.

以下、本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a substrate processing apparatus and a substrate processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、本実施形態では、本発明をマルチチャンバ方式の真空処理装置において、ロードロック室に適用した場合を一例として挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の基板処理装置に適用することができる。なお、ここでロードロック室は、搬送室に接続され、そこから処理された基板を大気へ取り出す際に使用される装置のことである。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a load lock chamber in a multi-chamber vacuum processing apparatus will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and various substrates are used. It can be applied to a processing apparatus. Here, the load lock chamber is an apparatus that is connected to the transfer chamber and is used when a processed substrate is taken out from the chamber.

図1は、本発明の実施形態によるマルチチャンバ方式の真空処理装置1の概略構成図である。この真空処理装置1は、被処理基板(以下単に「基板」ともいう。)を収容するロードロック室3A,3B(3)と、基板に対して所定の真空処理を行う処理室4A〜4D(4)と、ロードロック室3A,3Bと処理室4A〜4Dとの間における基板の受け渡しを行うためのコア室(搬送室)5とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a multi-chamber type vacuum processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The vacuum processing apparatus 1 includes load lock chambers 3A and 3B (3) for accommodating a substrate to be processed (hereinafter also simply referred to as “substrate”), and processing chambers 4A to 4D (for performing predetermined vacuum processing on the substrate). 4) and a core chamber (transfer chamber) 5 for transferring the substrate between the load lock chambers 3A and 3B and the processing chambers 4A to 4D.

ロードロック室3A,3B(3)はそれぞれ同一の構成を有しており、内部に所定枚数の基板を収容できる基板ストッカ(図示略)が設置されている。ロードロック室3A,3Bには排気システムがそれぞれ接続されており、互いに独立して真空排気可能とされている。なお、ロードロック室3A,3Bは図示の例のように複数設置される場合に限らず、単数であってもよい。   The load lock chambers 3A and 3B (3) have the same configuration, and a substrate stocker (not shown) capable of accommodating a predetermined number of substrates is installed therein. Exhaust systems are connected to the load lock chambers 3A and 3B, respectively, and can be evacuated independently of each other. The load lock chambers 3A and 3B are not limited to being installed as in the illustrated example, and may be singular.

処理室4A〜4D(4)は、エッチング室、加熱室、成膜室(スパッタ室、CVD室)等で構成され、本実施形態ではいずれも成膜室とされている。処理室4A〜4Dには排気システム(図示略)がそれぞれ接続されており、互いに独立して真空排気可能とされている。また、各処理室4A〜4Dには、プロセスに応じた所定の成膜ガス(反応ガス、原料ガス、不活性ガス等)のガス供給源(図示略)がそれぞれ接続されている。   The processing chambers 4A to 4D (4) are configured by an etching chamber, a heating chamber, a film forming chamber (a sputtering chamber, a CVD chamber), and the like, and all of them are film forming chambers in this embodiment. An exhaust system (not shown) is connected to each of the processing chambers 4A to 4D, and can be evacuated independently of each other. Each processing chamber 4A to 4D is connected to a gas supply source (not shown) of a predetermined film forming gas (reaction gas, source gas, inert gas, etc.) corresponding to the process.

コア室5は、内部に基板搬送ロボット6を有しており、ロードロック室3A,3Bと処理室4A〜4Dとの間、あるいは処理室4A〜4Dの間において、基板2の受け渡しを行うように構成されている。コア室5には排気システム(図示略)が接続されており、独立して真空排気可能とされている。また、コア室5にはガス源(図示略)が接続されており、ガス源から導入される調圧ガスによって所定圧に維持可能とされている。   The core chamber 5 has a substrate transfer robot 6 therein, and the substrate 2 is transferred between the load lock chambers 3A and 3B and the processing chambers 4A to 4D or between the processing chambers 4A to 4D. It is configured. An exhaust system (not shown) is connected to the core chamber 5 and can be evacuated independently. In addition, a gas source (not shown) is connected to the core chamber 5 so that the core chamber 5 can be maintained at a predetermined pressure by a pressure-controlled gas introduced from the gas source.

そして、図2は、ロードロック室3において、本発明に係る基板処理装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
本発明の基板処理装置10は、チャンバ11と、前記チャンバ11内に配され、基板2が載置されるステージ12と、ガス供給ライン13aを通じて、前記チャンバ11内に所定のガスを導入するガス供給手段13と、前記チャンバ11内の圧力Pを検出する圧力センサ15と、前記ガス導入圧力Pを制御する制御手段と、を備える。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the substrate processing apparatus according to the present invention in the load lock chamber 3.
The substrate processing apparatus 10 according to the present invention includes a chamber 11, a stage 12 disposed in the chamber 11, a stage 12 on which the substrate 2 is placed, and a gas for introducing a predetermined gas into the chamber 11 through a gas supply line 13 a. provided with supply means 13, a pressure sensor 15 for detecting the pressure P 1 in the chamber 11, and a control means for controlling the gas introduction pressure P 2.

チャンバ11には排気手段14が接続されており、独立して真空排気可能とされている。また、チャンバ11にはガス供給手段13が接続されており、ガス供給手段13から導入されるガスによって所定圧に維持可能とされている。   An exhaust means 14 is connected to the chamber 11 and can be evacuated independently. A gas supply means 13 is connected to the chamber 11 and can be maintained at a predetermined pressure by the gas introduced from the gas supply means 13.

ステージ12は、前記チャンバ11内に配され、面12a上に基板2が載置される。
また、ステージ12には、複数の貫通孔19が設けられており、この貫通孔に、基板2を昇降させるための昇降ピン20が、ステージ12の表面(上面)に対して突没可能に挿通されている。昇降ピン20はロッド21に固着され、伸縮可能なベローズ22を介して、エアシリンダ等の駆動機構23に接続されている。
The stage 12 is disposed in the chamber 11 and the substrate 2 is placed on the surface 12a.
The stage 12 is provided with a plurality of through holes 19, and elevating pins 20 for raising and lowering the substrate 2 are inserted into the through holes so as to be able to project and retract with respect to the surface (upper surface) of the stage 12. Has been. The elevating pins 20 are fixed to a rod 21 and are connected to a driving mechanism 23 such as an air cylinder via a bellows 22 that can be expanded and contracted.

そして、エアシリンダ等の駆動機構23によりロッド21を昇降させることにより、基板2を受け渡しする場合には、昇降ピン20をステージ12の表面(上面)から突出させ、基板2をステージ12の表面12a(上面)に載置する場合には、昇降ピン20をステージ12の表面12a(上面)から陥没させる。   Then, when the substrate 2 is transferred by moving the rod 21 up and down by a driving mechanism 23 such as an air cylinder, the lifting pins 20 are projected from the surface (upper surface) of the stage 12, and the substrate 2 is moved to the surface 12 a of the stage 12. In the case of mounting on the (upper surface), the lifting pins 20 are recessed from the surface 12 a (upper surface) of the stage 12.

ガス供給手段13は、例えば前記チャンバ11を真空状態から大気開放する際に、ガス供給ライン13aを通じて、チャンバ11内へ所定のガスを導入する。ガス供給手段13が導入するガスは、特に限定されるものではないが、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン等、化学的に安定なガスが挙げられる。
また、ガス供給ライン13aの途中には、VENTバルブ13bが配されている。
The gas supply means 13 introduces a predetermined gas into the chamber 11 through the gas supply line 13a, for example, when the chamber 11 is released from the vacuum state to the atmosphere. The gas introduced by the gas supply means 13 is not particularly limited, and examples thereof include chemically stable gases such as nitrogen, argon, helium, and xenon.
A VENT valve 13b is arranged in the middle of the gas supply line 13a.

圧力センサ15は、チャンバ11内の圧力(P)をモニタリングする。
電子式ガス圧力制御装置(APR:オートプレッシャーレギュレータ)16は、ガス供給手段13からチャンバ11内に導入されるガスの圧力を制御する。APRは、ガス供給ライン13aにおけるガス導入圧力Pを制御し、これによりチャンバ11内に導入されるガスの圧力を制御する。
圧力センサ15と電子式ガス圧力制御装置(APR)16とは、例えばコンピュータ17を介して接続されている。
また、APRの代わりに、流体の質量流量を計測し制御を行う機器(たとえばMFC:マスフローコントローラ)を用いても良い。MFCであれば、直接流量を制御できる。
The pressure sensor 15 monitors the pressure (P 1 ) in the chamber 11.
An electronic gas pressure controller (APR: auto pressure regulator) 16 controls the pressure of the gas introduced into the chamber 11 from the gas supply means 13. APR controls the gas introduction pressure P 2 in the gas supply line 13a, thereby controlling the pressure of the gas introduced into the chamber 11.
The pressure sensor 15 and the electronic gas pressure controller (APR) 16 are connected via, for example, a computer 17.
Moreover, you may use the apparatus (for example, MFC: mass flow controller) which measures and controls the mass flow rate of the fluid instead of APR. With MFC, the flow rate can be controlled directly.

そして、このようなマルチチャンバ方式の真空処理装置1において、ロードロック室3を用いた基板2の処理室への一般的な搬送工程は以下のようになる。
まず基板2が大気から導入されたロードロック室3が排気され真空になる。続いて、ロードロック室3に隣接するコア室5に設置された基板搬送ロボット6によって、基板2は、ロードロック室3からコア室5を経由し処理室4へ搬送される。その後、処理室4(プロセスチャンバ)内において、基板2に対して処理操作(例えば、エッチング、酸化、化学気相蒸着等)が実施される。
In such a multi-chamber type vacuum processing apparatus 1, a general transfer process of the substrate 2 to the processing chamber using the load lock chamber 3 is as follows.
First, the load lock chamber 3 into which the substrate 2 has been introduced from the atmosphere is evacuated to a vacuum. Subsequently, the substrate 2 is transferred from the load lock chamber 3 to the processing chamber 4 via the core chamber 5 by the substrate transfer robot 6 installed in the core chamber 5 adjacent to the load lock chamber 3. Thereafter, processing operations (for example, etching, oxidation, chemical vapor deposition, etc.) are performed on the substrate 2 in the processing chamber 4 (process chamber).

処理後の基板2は、処理室4への搬送時と同様に、基板搬送ロボット6によって処理室からコア室5を経由しロードロック室3へ戻される。ロードロック室3は、前述したロードロック室3から処理室4への基板搬送以降、ずっと真空に保持されている。基板2がロードロック室3に戻った後、ガス供給手段13においてVENTバルブ13bを開いて窒素(N)等のパージガスを供給し、ロードロック室3の圧力を大気圧に戻す(大気開放)。ロードロック室3の圧力が大気圧に達した後、処理済みの基板2を基板カセットに移し、次の処理工程に供える。 The substrate 2 after processing is returned from the processing chamber via the core chamber 5 to the load lock chamber 3 by the substrate transfer robot 6 in the same manner as when transferring to the processing chamber 4. The load lock chamber 3 is kept in a vacuum all the time after the transfer of the substrate from the load lock chamber 3 to the processing chamber 4 described above. After the substrate 2 returns to the load lock chamber 3, the gas supply means 13 opens the VENT valve 13b and supplies a purge gas such as nitrogen (N 2 ) to return the pressure of the load lock chamber 3 to atmospheric pressure (open to the atmosphere). . After the pressure in the load lock chamber 3 reaches the atmospheric pressure, the processed substrate 2 is transferred to the substrate cassette and used for the next processing step.

ここで、ロードロック室3を大気開放する際の一例として、例えばロードロック室3のチャンバ11内の圧力は10−2Pa程度であり、計算上はほぼ“0(ゼロ)”として無視できる。大気圧は0.1MPaとする。また、チャンバ11の容積を10Lとする。
よって、このロードロック室3を大気圧にするには10L×0.1MPaのガスを導入する必要がある。なお、上記数値は一例でありこれに限定されるものではない。
Here, as an example when the load lock chamber 3 is opened to the atmosphere, for example, the pressure in the chamber 11 of the load lock chamber 3 is about 10 −2 Pa, and can be ignored as almost “0 (zero)” in the calculation. The atmospheric pressure is 0.1 MPa. The volume of the chamber 11 is 10L.
Therefore, it is necessary to introduce a gas of 10 L × 0.1 MPa to bring the load lock chamber 3 to atmospheric pressure. In addition, the said numerical value is an example and is not limited to this.

ここで、図3は、大気開放時のチャンバ11内の圧力P及びガス導入圧力Pの変化と、時間との関係を示すグラフである。従来、ロードロック室3において、チャンバ11内に所定のガスを導入してチャンバ11を真空状態から大気開放する際に、図3に示すように、ガス導入圧力Pは一定であった。ガス導入開始後、チャンバ11内の圧力Pは少しずつ圧力上昇するため、Pが大気圧付近に近づくと、ガス導入圧力Pと間の差圧が小さくなり、ガス流量が低下してしまっていた。その結果、チャンバ内の圧力上昇速度が低下してしまい、大気解放に14秒かかってしまっている。
このように、真空処理装置において、基板は必ずロードロック室を介して出し入れするため、ロードロック室の大気開放の時間が長いと、ロードロック室3のスループットが低下し、装置全体の処理能力が低下してしまう問題があった。
Here, FIG. 3 is a graph showing the change in pressure P 1 and the gas introducing pressure P 2 in the chamber 11 during the air release, the relationship between the time. Conventionally, in the load lock chamber 3, the chamber 11 by introducing a predetermined gas into the chamber 11 when exposed to the atmosphere from the vacuum state, as shown in FIG. 3, the gas introduction pressure P 2 is constant. Since the pressure P 1 in the chamber 11 gradually increases after starting the gas introduction, when P 1 approaches the atmospheric pressure, the differential pressure between the pressure P 1 and the gas introduction pressure P 2 decreases, and the gas flow rate decreases. I was sorry. As a result, the pressure increase rate in the chamber decreases, and it takes 14 seconds to release the atmosphere.
Thus, in the vacuum processing apparatus, since the substrate is always taken in and out through the load lock chamber, if the load lock chamber is opened to the atmosphere for a long time, the throughput of the load lock chamber 3 is reduced, and the processing capacity of the entire apparatus is reduced. There was a problem that would decrease.

これに対し、本発明では、基板処理装置10(ロードロック室3)において、前記ガス供給手段13が、前記チャンバ11内に所定のガスを導入圧力Pで導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、前記圧力センサ15は、チャンバ11内の圧力Pを検出し、前記制御手段(ガス流量計16)は、前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、前記Pを制御している。 In contrast, in the present invention, in the substrate processing apparatus 10 (the load lock chamber 3), the gas supply means 13, the chamber by introducing a predetermined gas in the introduction pressure P 2 from the vacuum state in the chamber 11 when exposed to the atmosphere, the pressure sensor 15 detects the pressure P 1 in the chamber 11, the control means (gas flow meter 16), relative to the P 1, wherein P 2 and between the P 1 so that the difference is substantially constant, and controls the P 2.

図4に示すように、本発明では、チャンバ11内の圧力Pが上昇するにしたがって、ガス導入圧力Pも上昇させている。ここでは、Pに対し1.1(気圧)の差圧を維持するように、Pを制御している。
前記Pと前記Pとの差を略一定とすることで常に同じガス流量を維持することができ、これにより一定の圧力上昇速度を維持することができる。その結果、大気解放速度の高速化を図ることができる。図4に示した例では、本発明によって大気解放を10秒で完了することができる。その結果、本発明では、大気開放の時間を短縮し、スループットを向上させ、装置全体の処理効率を向上することができる。
As shown in FIG. 4, in the present invention, according to the pressure P 1 in the chamber 11 rises, and the gas introduction pressure P 2 is also increased. Here, so as to maintain the differential pressure P 1 to 1.1 (pressure), and controls the P 2.
Wherein P 2 and it is possible to always maintain the same gas flow rate difference between the P 1 by a substantially constant, thereby maintaining a constant pressure rise rate. As a result, the air release rate can be increased. In the example shown in FIG. 4, atmospheric release can be completed in 10 seconds according to the present invention. As a result, according to the present invention, it is possible to shorten the time for opening to the atmosphere, improve the throughput, and improve the processing efficiency of the entire apparatus.

装置を制御するコンピュータ(図示略)は、ロードロック室3の圧力が大気圧に達した(大気開放が終了した)情報を受けた時点で、ロードロック室3は基板搬送可能状態と判断する。VENTバルブ13bを閉じ、搬送室5の大気側搬送ロボット6にて処理済みの基板2を基板カセットに移し(アンロード)、次の処理工程に供える。   A computer (not shown) that controls the apparatus determines that the load lock chamber 3 is in a state in which the substrate can be transported when it receives information that the pressure in the load lock chamber 3 has reached atmospheric pressure (air release has been completed). The VENT valve 13b is closed, and the substrate 2 that has been processed by the atmosphere-side transfer robot 6 in the transfer chamber 5 is transferred (unloaded) to the substrate cassette to be used for the next processing step.

なお、本発明の基板処理装置10において、ガス供給手段13のガス供給ライン13aに配され、パーティクルを抑制するフィルター30を、さらに備えていてもよい。ガス供給ライン13aにフィルター30を配することで、ガス導入時のパーティクルの発生を防止することができる。このようなフィルター30としては、例えばセラミック焼結体からなるフィルターを用いることができる。フィルター30を配する場合、フィルター30はガス流量計16と、VENTバルブ13bとの間に設置する。   The substrate processing apparatus 10 of the present invention may further include a filter 30 that is disposed in the gas supply line 13a of the gas supply unit 13 and suppresses particles. By providing the filter 30 in the gas supply line 13a, it is possible to prevent the generation of particles when introducing the gas. As such a filter 30, for example, a filter made of a ceramic sintered body can be used. When the filter 30 is disposed, the filter 30 is installed between the gas flow meter 16 and the VENT valve 13b.

さらに、本発明の基板処理装置10において、前記ガス供給手段13のガス供給ライン13aに配され、ガスを滞留させるバッファ13cを、さらに備えていてもよい(図3)。ガス供給ライン13aにバッファ13cを設けることで、圧力低下を抑制することができる。また、ガス供給ライン13aの配管に、通常よりも太い配管を用いることでも、同様の効果を得ることができる。例えば通常6.35mm径(1/4inchφ)の配管を用いている場合、9.5mm径(3/8inchφ)の配管を用いる場合が挙げられる。なお、配管径の数値はこれに限定されるものではない。   Furthermore, the substrate processing apparatus 10 of the present invention may further include a buffer 13c that is disposed in the gas supply line 13a of the gas supply means 13 and retains the gas (FIG. 3). By providing the buffer 13c in the gas supply line 13a, the pressure drop can be suppressed. Moreover, the same effect can be acquired also by using piping thicker than usual for piping of the gas supply line 13a. For example, when a pipe having a diameter of 6.35 mm (1/4 inch φ) is normally used, a pipe having a diameter of 9.5 mm (3/8 inch φ) is used. In addition, the numerical value of a pipe diameter is not limited to this.

以上説明したように、本発明では、チャンバ11内に所定のガスを導入圧力Pで導入して前記チャンバ11を真空状態から大気開放する際に、チャンバ11内の圧力Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるようにガス導入圧力Pを制御することで、常に同じガス流量を維持することができる。これにより大気解放速度の高速化を図ることができる。その結果、本発明では大気開放の時間を短縮し、スループットを向上させ、ひいては全体の処理効率を向上することができる。 As described above, in the present invention, the chamber 11 by introducing a predetermined gas in the introduction pressure P 2 in the chamber 11 when exposed to the atmosphere from the vacuum state, the pressure P 1 in the chamber 11, By controlling the gas introduction pressure P 2 so that the difference between the P 2 and the P 1 is substantially constant, the same gas flow rate can be always maintained. As a result, the atmospheric release speed can be increased. As a result, according to the present invention, it is possible to shorten the time for opening to the atmosphere, improve the throughput, and consequently improve the overall processing efficiency.

なお、上述した実施形態では、チャンバを真空状態から大気開放する際に、圧力センサがチャンバ内の圧力Pを検出し、制御手段がPに応じてガス導入圧力Pを制御した場合を例に挙げて説明したが、本発明では、圧力Pを検出する圧力センサは必ずしも備えていなくてもよい。
すなわち、チャンバを真空状態から大気解放するに際し、単位時間あたりのガス導入量と、ガス導入開始からの経過時間との関係が予めわかっていれば、制御手段は、この関係に基づいてガス導入圧力Pを制御することも可能である。例えば、制御手段が記憶装置を備えたPCの場合、記憶装置が上記関係を情報として蓄積した状態にあり、PCがガス導入圧力Pを制御をする形態が挙げられる。
In the above-described embodiment, when the chamber is opened from the vacuum state to the atmosphere, the pressure sensor detects the pressure P 1 in the chamber, and the control means controls the gas introduction pressure P 2 according to P 1. has been described as an example, the present invention, a pressure sensor for detecting the pressure P 1 may not necessarily comprise.
That is, when the chamber is released from the vacuum state to the atmosphere, if the relationship between the amount of gas introduced per unit time and the elapsed time from the start of gas introduction is known in advance, the control means can determine the gas introduction pressure based on this relationship. it is also possible to control the P 2. For example, if a PC control unit with a storage device, in a state where the storage device is accumulated as the information of the above relationship, PC and the like is configured to control the gas introduction pressure P 2.

以上、本発明の基板処理装置および基板処理方法について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   The substrate processing apparatus and the substrate processing method of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described examples, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.

本発明は、実験機あるいは量産機を問わず、ロードロック室を備えてなる基板処理装置であれば、各種のドライプロセス用途の基板処理装置に適用することが可能である。   The present invention can be applied to a substrate processing apparatus for various dry processes as long as it is a substrate processing apparatus including a load lock chamber regardless of whether it is a laboratory machine or a mass production machine.

1 真空処理装置、2 基板、3A,3B(3) ロードロック室、4A〜4D(4) 処理室、5 コア室(搬送室)、6 基板搬送ロボット、 10 基板処理装置、11 チャンバ、12 ステージ、13 ガス供給手段、13a ガス供給ライン、13b VENTバルブ、14 排気手段、15 圧力センサ、16 ガス流量計(制御手段)、17 コンピュータ、30 フィルター。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum processing apparatus, 2 Substrate, 3A, 3B (3) Load lock chamber, 4A-4D (4) Processing chamber, 5 core chamber (transfer chamber), 6 Substrate transfer robot, 10 Substrate processing apparatus, 11 Chamber, 12 Stage , 13 Gas supply means, 13a Gas supply line, 13b VENT valve, 14 Exhaust means, 15 Pressure sensor, 16 Gas flow meter (control means), 17 Computer, 30 Filter.

Claims (4)

チャンバと、
前記チャンバ内に配され、基板が載置されるステージと、
ガス供給ラインを通じて、前記チャンバ内に所定のガスを導入するガス供給手段と、
前記チャンバ内の圧力Pを検出する圧力センサと、
前記ガスの導入圧力Pを制御する制御手段と、を備え、
前記ガス供給手段が、前記チャンバ内に所定のガスを導入圧力Pで導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、
前記圧力センサは、チャンバ内の圧力Pを検出し、
前記制御手段は、前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、前記Pを制御すること、を特徴とする基板処理装置。
A chamber;
A stage disposed in the chamber and on which a substrate is placed;
Gas supply means for introducing a predetermined gas into the chamber through a gas supply line;
A pressure sensor for detecting the pressure P 1 in the chamber;
And a control means for controlling the introduction pressure P 2 of the gas,
The gas supply means, said chamber by introducing a predetermined gas into the chamber at the introduction pressure P 2 at the time of air release from the vacuum state,
The pressure sensor detects a pressure P 1 in the chamber;
Wherein, relative to the P 1, wherein as the difference P 2 and the P 1 is substantially constant, the substrate processing apparatus, characterized in that, for controlling the P 2.
前記ガス供給手段のガス供給ラインに配され、パーティクルを抑制するフィルターを、さらに備えたこと、を特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a filter that is disposed in a gas supply line of the gas supply unit and suppresses particles. 前記ガス供給手段のガス供給ラインに配され、ガスを滞留させるバッファを、さらに備えたこと、を特徴とする請求項1または2に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a buffer that is disposed in a gas supply line of the gas supply unit and retains the gas. チャンバと、前記チャンバ内に配され、基板が載置されるステージと、前記チャンバ内に所定のガスを導入するガス供給手段と、前記チャンバ内の圧力Pを検出する圧力センサと、前記ガスの導入圧力Pを制御する制御手段と、を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法において、
前記チャンバ内に所定のガスを導入して前記チャンバを真空状態から大気開放する際に、前記チャンバ内の圧力Pを検出し、
前記Pに対して、前記Pと前記Pとの差が略一定となるように、前記Pを制御すること、を特徴とする基板処理方法。
A chamber, a stage placed in the chamber and on which a substrate is placed, a gas supply means for introducing a predetermined gas into the chamber, a pressure sensor for detecting the pressure P 1 in the chamber, and the gas A substrate processing method using a substrate processing apparatus comprising: a control means for controlling the introduction pressure P 2 of
The said introducing a predetermined gas into the chamber the chamber when opened to the atmosphere from the vacuum state, to detect the pressure P 1 in the chamber,
The substrate processing method, wherein the P 2 is controlled so that the difference between the P 2 and the P 1 is substantially constant with respect to the P 1 .
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